CN117266876A - 一种盾构隧道施工用高效支撑组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构隧道施工用高效支撑组件，包括管片组件和贴片机构，所述管片组件包括若干第一管片、若干第二管片、若干插杆和若干插槽；本发明通过利用第一液压缸的活塞干带动弧形吸盘与第一管片的内侧壁进行贴合，然后利用输气机构将弧形吸盘内的空气排出，以便对第一管片进行吸附，复位完成后，利用旋转驱动机构带动贴片机构整体进行转动，以便利用五个间隔分布的第一液压缸和弧形吸盘完成对五个第一管片的吸附，然后利用另五个间隔分布的第一液压缸和弧形吸盘对五个第二管片进行吸附，以便在盾构机施工作业过程中，完成对第一管片和第二管片的取料，初步提高了工作效率，节约了盾构机的待机时间。

Description

一种盾构隧道施工用高效支撑组件

技术领域

本发明涉及一种支撑组件，具体为盾构隧道施工用高效支撑组件，属于盾构隧道施工技术领域。

背景技术

盾构隧道施工一种是采用盾构法，以暗挖的形式进行的全机械化施工的方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法；

盾构隧道施工具有安全开挖和衬砌，掘进速度快；盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低；不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动等特点；

管片支护是盾构隧道施工中重要的支撑组件，通常为弧形结构，经衬砌在隧道内形成环形，可有效控制围岩不发生坍塌。

传统的盾构隧道施工管片支撑组件在进行使用时，通常是采用贴片机构将管片逐一贴合隧道壁，然后配合盾构机液压机构对管片进行压合，然而贴片机构单次仅能完成单个管片的贴片作业，工作效率较低，且贴片作业时，盾构机需处于待机状态，影响了施工效率，为此，提出一种盾构隧道施工用高效支撑组件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种盾构隧道施工用高效支撑组件，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种盾构隧道施工用高效支撑组件，包括管片组件和贴片机构，所述管片组件包括若干第一管片、若干第二管片、若干插杆和若干插槽；

其中，若干所述第一管片的外侧壁分别与若干所述第二管片的外侧壁滑动连接，若干所述插杆分别滑动连接于若干所述第一管片和第二管片的内侧壁，若干所述插槽分别开设于若干所述插杆的一端，所述插杆的另一端与所述插槽相适配，所述贴片机构设于所述第一管片和第二管片的内部一侧；

其中，所述贴片机构的一侧安装有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的一侧安装有推送机构，所述旋转驱动机构用于驱动贴片机构进行转动，所述推送机构用于推动旋转驱动机构带动贴片机构运动；

其中，所述贴片机构包括环形支架、十个第一液压缸和十个弧形吸盘；

其中，十个所述第一液压缸对称固定连接于所述环形支架的内侧壁，十个所述弧形吸盘分别固定连接于十个所述第一液压缸的活塞杆，十个所述弧形吸盘远离第一液压缸的一侧分别吸附有五个第一管片和五个第二管片，五个所述第一管片与五个所述第二管片错位设置；

其中，所述环形支架的外侧壁安装有输气机构，所述输气机构用于控制弧形吸盘对第一管片或第二管片进行吸附。

进一步优选的，所述旋转驱动机构包括连接环架、若干伺服电机、若干齿轮和齿环；

其中，所述环形支架的一侧通过轴承与所述连接环架的内侧壁转动连接，所述齿环的内侧壁固定连接于所述环形支架的外侧壁一侧。

进一步优选的，若干所述伺服电机分别安装于所述连接环架远离环形支架的一侧，若干所述齿轮分别固定连接于若干所述伺服电机的输出轴，若干所述齿轮的外侧壁与所述齿环的外侧壁啮合连接。

进一步优选的，所述推送机构包括环架座、若干第二液压缸和四个机体连接架；

其中，四个所述机体连接架对称固定连接于所述环架座的内侧壁，若干所述第二液压缸对称安装有所述环架座远离连接环架的一侧，若干所述第二液压缸的活塞杆均贯穿环架座的内侧壁且固定连接于所述连接环架的一侧，所述环架座的内侧壁均匀滑动连接有导向杆，所述导向杆的一端固定连接于所述连接环架的一侧。

进一步优选的，所述输气机构包括集气环、两个气泵、十个电磁阀和十个输气管；

其中，所述集气环固定连接于所述环形支架的外侧壁，两个所述气泵对称安装于所述环形支架的外侧壁靠近集气环的一侧，一个所述气泵的进气口连通于所述集气环内，另一个所述气泵的排气口连通于所述集气环内。

进一步优选的，十个所述电磁阀的一端均连通于所述集气环的一侧，十个所述输气管的一端分别连通于十个所述电磁阀的一端，十个所述输气管的另一端分别连通于十个所述弧形吸盘的一侧。

进一步优选的，所述第一管片和第二管片的一侧均开设有凹槽，所述第一管片和第二管片的另一侧均设有突出部，所述凹槽与所述突出部相适配。

进一步优选的，所述环架座远离连接环架的一侧均匀固定连接有边板，所述边板的内侧壁中部固定连接有套管。

进一步优选的，所述套管的内侧壁一侧螺纹连接有螺纹压板，所述螺纹压板的一侧设有弹簧，所述弹簧远离螺纹压板的一端固定连接有承压板，所述承压板的外侧壁与所述套管的内侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述承压板远离弹簧的一侧固定连接有连接杆，所述连接杆的一端贯穿套管的内侧壁且安装有滚轮。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本发明通过利用第一液压缸的活塞干带动弧形吸盘与第一管片的内侧壁进行贴合，然后利用输气机构将弧形吸盘内的空气排出，以便对第一管片进行吸附，复位完成后，利用旋转驱动机构带动贴片机构整体进行转动，以便利用五个间隔分布的第一液压缸和弧形吸盘完成对五个第一管片的吸附，然后利用另五个间隔分布的第一液压缸和弧形吸盘对五个第二管片进行吸附，以便在盾构机施工作业过程中，完成对第一管片和第二管片的取料，初步提高了工作效率，节约了盾构机的待机时间。

二、本发明通过推送机构推动旋转驱动机构运动，运动的旋转驱动机构利用环形支架带动第一液压缸和弧形吸盘吸附的第一管片和第二管片推出，然后利用五个第一液压缸带动五个弧形吸盘将五个第二管片贴合在隧道壁，然后利用另五个第一液压缸带动弧形吸盘将五个第一管片与贴片后的五个第二管片进行贴合，从而仅需两次贴片动作，便可完成贴片作业，进一步节约了盾构机的待机时间，提高了施工效率。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的轴侧图；

图3为本发明弧形吸盘的结构示意图；

图4为本发明图2的剖视结图；

图5为本发明图4的A区结构放大示意图；

图6为本发明图2的另一视角剖视图；

图7为本发明图2的侧视结构示意图；

图8为本发明第二管片的剖视结构示意图；

图9为本发明第一管片和第二管片的错位示意图；

图10为本发明第一管片和第二管片的组装图。

附图标记：1、管片组件；2、贴片机构；3、旋转驱动机构；4、推送机构；5、输气机构；101、第一管片；102、第二管片；103、插杆；104、插槽；201、环形支架；202、第一液压缸；203、弧形吸盘；301、连接环架；302、伺服电机；303、齿轮；304、齿环；401、环架座；402、第二液压缸；403、机体连接架；501、集气环；502、气泵；503、电磁阀；504、输气管；61、导向杆；62、凹槽；63、突出部；64、边板；65、套管；66、螺纹压板；67、弹簧；68、承压板；69、连接杆；70、滚轮。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-10所示，本发明实施例提供了一种盾构隧道施工用高效支撑组件，包括管片组件1和贴片机构2，管片组件1包括若干第一管片101、若干第二管片102、若干插杆103和若干插槽104；

其中，若干第一管片101的外侧壁分别与若干第二管片102的外侧壁滑动连接，若干插杆103分别滑动连接于若干第一管片101和第二管片102的内侧壁，若干插槽104分别开设于若干插杆103的一端，插杆103的另一端与插槽104相适配，贴片机构2设于第一管片101和第二管片102的内部一侧；

其中，贴片机构2的一侧安装有旋转驱动机构3，旋转驱动机构3的一侧安装有推送机构4，旋转驱动机构3用于驱动贴片机构2进行转动，推送机构4用于推动旋转驱动机构3带动贴片机构2运动；

其中，贴片机构2包括环形支架201、十个第一液压缸202和十个弧形吸盘203；

其中，十个第一液压缸202对称固定连接于环形支架201的内侧壁，十个弧形吸盘203分别固定连接于十个第一液压缸202的活塞杆，十个弧形吸盘203远离第一液压缸202的一侧分别吸附有五个第一管片101和五个第二管片102，五个第一管片101与五个第二管片102错位设置；

其中，环形支架201的外侧壁安装有输气机构5，输气机构5用于控制弧形吸盘203对第一管片101或第二管片102进行吸附。

在一个实施例中，旋转驱动机构3包括连接环架301、若干伺服电机302、若干齿轮303和齿环304；

其中，环形支架201的一侧通过轴承与连接环架301的内侧壁转动连接，齿环304的内侧壁固定连接于环形支架201的外侧壁一侧，若干伺服电机302分别安装于连接环架301远离环形支架201的一侧，若干齿轮303分别固定连接于若干伺服电机302的输出轴，若干齿轮303的外侧壁与齿环304的外侧壁啮合连接。

伺服电机302的输出轴带动齿轮303转动，转动的齿轮303利用齿环304带动环形支架201旋转72°，当五个第一管片101吸附完成后，通过伺服电机302的输出轴利用齿轮303、齿环304带动环形支架201旋转36°。

在一个实施例中，推送机构4包括环架座401、若干第二液压缸402和四个机体连接架403；

其中，四个机体连接架403对称固定连接于环架座401的内侧壁，若干第二液压缸402对称安装有环架座401远离连接环架301的一侧，若干第二液压缸402的活塞杆均贯穿环架座401的内侧壁且固定连接于连接环架301的一侧，环架座401的内侧壁均匀滑动连接有导向杆61，导向杆61的一端固定连接于连接环架301的一侧。

通过利用机体连接架403将环架座401安装固定在盾构机的机体上，以便支撑组件整体可以跟随盾构机进行运动。

在一个实施例中，输气机构5包括集气环501、两个气泵502、十个电磁阀503和十个输气管504；

其中，集气环501固定连接于环形支架201的外侧壁，两个气泵502对称安装于环形支架201的外侧壁靠近集气环501的一侧，一个气泵502的进气口连通于集气环501内，另一个气泵502的排气口连通于集气环501内，十个电磁阀503的一端均连通于集气环501的一侧，十个输气管504的一端分别连通于十个电磁阀503的一端，十个输气管504的另一端分别连通于十个弧形吸盘203的一侧。

通过气泵502将集气环501内的空气抽出，并启动对应的电磁阀503将对应的输气管504打开，以便将单个弧形吸盘203内的空气抽出，完成对单个第一管片101的吸附。

在一个实施例中，第一管片101和第二管片102的一侧均开设有凹槽62，第一管片101和第二管片102的另一侧均设有突出部63，凹槽62与突出部63相适配。

通过设置的凹槽62与突出部63，以便对第一管片101和第一管片101或第二管片102和第二管片102之间进行拼接。

在一个实施例中，环架座401远离连接环架301的一侧均匀固定连接有边板64，边板64的内侧壁中部固定连接有套管65，套管65的内侧壁一侧螺纹连接有螺纹压板66，螺纹压板66的一侧设有弹簧67，弹簧67远离螺纹压板66的一端固定连接有承压板68，承压板68的外侧壁与套管65的内侧壁滑动连接，承压板68远离弹簧67的一侧固定连接有连接杆69，连接杆69的一端贯穿套管65的内侧壁且安装有滚轮70。

通过转动螺纹压板66带动弹簧67进行压缩，然后通过被压缩的弹簧67带动承压板68将连接杆69从套管65内推出，然后通过被推出的套管65带动滚轮70对已经贴片完成后第一管片101进行挤压。

本发明在工作时：利用机体连接架403将环架座401安装固定在盾构机的机体上，以便支撑组件整体可以跟随盾构机进行运动，然后通过转动螺纹压板66带动弹簧67进行压缩，然后通过被压缩的弹簧67带动承压板68将连接杆69从套管65内推出，然后通过被推出的套管65带动滚轮70对已经贴片完成后第一管片101进行挤压，使第一管片101和第二管片102之间充分贴合。

然后利用管片输送设备将需要进行贴片的第一管片101和第二管片102输送至环形支架201的下方，五个第一管片101为一组，五个第二管片102为另一组。

当盾构机进行作业时，通过第一液压缸202的活塞杆带动弧形吸盘203运动，运动的弧形吸盘203与第一管片101的内壁进行贴合，然后利用一个气泵502将集气环501内的空气抽出，并启动对应的电磁阀503将对应的输气管504打开，以便将单个弧形吸盘203内的空气抽出，完成对单个第一管片101的吸附，然后通过第一液压缸202的活塞杆带动弧形吸盘203进行复位，以便将单个第一管片101从管片输送设备内取出。

当单个第一管片101取出完成后，利用伺服电机302的输出轴带动齿轮303转动，转动的齿轮303利用齿环304带动环形支架201旋转72°，以便重复以上操作，完成对另一个第一管片101的吸附，然后重复操作，完成对一组五个第一管片101的吸附。

当五个第一管片101吸附完成后，通过伺服电机302的输出轴利用齿轮303、齿环304带动环形支架201旋转36°，以便利用另五个第一液压缸202和弧形吸盘203完成对另一组五个第二管片102的吸附，且吸附完成后的五个第一管片101和五个第二管片102在隧道内形成错位，完成贴片准备作业。

当盾构机单次施工完成后，需要进行贴片作业时，通过第二液压缸402的活塞杆带动连接环架301运动，运动的连接环架301带动环形支架201整体运动，以便将吸附后的五个第一管片101和五个第二管片102移动至贴片区域，然后通过五个第一液压缸202利用弧形吸盘203将五个第二管片102贴合在隧道内壁，然后利用盾构机的液压机构对五个第二管片102的一侧同时进行挤压，以便将插杆103压入第二管片102内，并使插杆103的一端插入另一个插杆103的插槽104内，完成第二管片102和第二管片102之间的固定，然后利用另五个第一液压缸202带动弧形吸盘203将五个第一管片101贴合在五个第二管片102之间，对五个第二管片102进行挤压，并再次利用盾构机的液压机构对第一管片101上的插杆103进行挤压，完成第一管片101和第一管片101之间的固定，从而仅需两次贴片动作，便可完成贴片作业，大幅提高了贴片支撑效率及施工效率，节约了盾构机的待机时间。

当贴片作业完成后，通过第一液压缸202的活塞杆带动弧形吸盘203进行复位，然后通过第二液压缸402带动连接环架301进行复位，以便再次进行贴片准备作业。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种盾构隧道施工用高效支撑组件，包括管片组件(1)和贴片机构(2)，其特征在于：所述管片组件(1)包括若干第一管片(101)、若干第二管片(102)、若干插杆(103)和若干插槽(104)；

其中，若干所述第一管片(101)的外侧壁分别与若干所述第二管片(102)的外侧壁滑动连接，若干所述插杆(103)分别滑动连接于若干所述第一管片(101)和第二管片(102)的内侧壁，若干所述插槽(104)分别开设于若干所述插杆(103)的一端，所述插杆(103)的另一端与所述插槽(104)相适配，所述贴片机构(2)设于所述第一管片(101)和第二管片(102)的内部一侧；

其中，所述贴片机构(2)的一侧安装有旋转驱动机构(3)，所述旋转驱动机构(3)的一侧安装有推送机构(4)，所述旋转驱动机构(3)用于驱动贴片机构(2)进行转动，所述推送机构(4)用于推动旋转驱动机构(3)带动贴片机构(2)运动；

其中，所述贴片机构(2)包括环形支架(201)、十个第一液压缸(202)和十个弧形吸盘(203)；

其中，十个所述第一液压缸(202)对称固定连接于所述环形支架(201)的内侧壁，十个所述弧形吸盘(203)分别固定连接于十个所述第一液压缸(202)的活塞杆，十个所述弧形吸盘(203)远离第一液压缸(202)的一侧分别吸附有五个第一管片(101)和五个第二管片(102)，五个所述第一管片(101)与五个所述第二管片(102)错位设置；

其中，所述环形支架(201)的外侧壁安装有输气机构(5)，所述输气机构(5)用于控制弧形吸盘(203)对第一管片(101)或第二管片(102)进行吸附。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述旋转驱动机构(3)包括连接环架(301)、若干伺服电机(302)、若干齿轮(303)和齿环(304)；

其中，所述环形支架(201)的一侧通过轴承与所述连接环架(301)的内侧壁转动连接，所述齿环(304)的内侧壁固定连接于所述环形支架(201)的外侧壁一侧。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：若干所述伺服电机(302)分别安装于所述连接环架(301)远离环形支架(201)的一侧，若干所述齿轮(303)分别固定连接于若干所述伺服电机(302)的输出轴，若干所述齿轮(303)的外侧壁与所述齿环(304)的外侧壁啮合连接。

4.根据权利要求2所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述推送机构(4)包括环架座(401)、若干第二液压缸(402)和四个机体连接架(403)；

其中，四个所述机体连接架(403)对称固定连接于所述环架座(401)的内侧壁，若干所述第二液压缸(402)对称安装有所述环架座(401)远离连接环架(301)的一侧，若干所述第二液压缸(402)的活塞杆均贯穿环架座(401)的内侧壁且固定连接于所述连接环架(301)的一侧，所述环架座(401)的内侧壁均匀滑动连接有导向杆(61)，所述导向杆(61)的一端固定连接于所述连接环架(301)的一侧。

5.根据权利要求1所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述输气机构(5)包括集气环(501)、两个气泵(502)、十个电磁阀(503)和十个输气管(504)；

其中，所述集气环(501)固定连接于所述环形支架(201)的外侧壁，两个所述气泵(502)对称安装于所述环形支架(201)的外侧壁靠近集气环(501)的一侧，一个所述气泵(502)的进气口连通于所述集气环(501)内，另一个所述气泵(502)的排气口连通于所述集气环(501)内。

6.根据权利要求5所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：十个所述电磁阀(503)的一端均连通于所述集气环(501)的一侧，十个所述输气管(504)的一端分别连通于十个所述电磁阀(503)的一端，十个所述输气管(504)的另一端分别连通于十个所述弧形吸盘(203)的一侧。

7.根据权利要求1所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述第一管片(101)和第二管片(102)的一侧均开设有凹槽(62)，所述第一管片(101)和第二管片(102)的另一侧均设有突出部(63)，所述凹槽(62)与所述突出部(63)相适配。

8.根据权利要求4所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述环架座(401)远离连接环架(301)的一侧均匀固定连接有边板(64)，所述边板(64)的内侧壁中部固定连接有套管(65)。

9.根据权利要求8所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述套管(65)的内侧壁一侧螺纹连接有螺纹压板(66)，所述螺纹压板(66)的一侧设有弹簧(67)，所述弹簧(67)远离螺纹压板(66)的一端固定连接有承压板(68)，所述承压板(68)的外侧壁与所述套管(65)的内侧壁滑动连接。

10.根据权利要求9所述的盾构隧道施工用高效支撑组件，其特征在于：所述承压板(68)远离弹簧(67)的一侧固定连接有连接杆(69)，所述连接杆(69)的一端贯穿套管(65)的内侧壁且安装有滚轮(70)。